21.3. Основные направления использования средств «искусственной управляющей среды» для повышения эффективности подготовки спортсменов

Совершенствование комплекса средств, методов и условий подготовки спортсмена идет под все усиливающимся влиянием научно-технического прогресса. Это воплощается в разработке и внедрении элементов так называемой «искусственной управляющей среды», в которой осуществляется подготовка спортсменов. Основными элементами, создающими «искусственную управляющую среду», являются тренажеры, тренировочные стенды программирующего, измерительно-информационного и коррегирующего назначения, специализированное оборудование и инвентарь, спортивные покрытия, элементы спортивной экипировки и обуви.

Сущность разработанной И. П. Ратовым (1972–1994) и развитой в работах его учеников концепции «искусственной управляющей среды» заключается в создании определенного силового окружения при выполнении движений с целью направленного изменения интенсивности взаимодействия человека с внешней средой. Вызванные этим следовые изменения (силовые, координационные, энергетические) в деятельности систем организма создают предпосылки для дальнейшего спортивного совершенствования. Реализация концепции «искусственной управляющей среды» осуществляется по нескольким направлениям.

Первое направление предполагает использование тренажерных комплексов и приспособлений, позволяющих моделировать рекордные режимы соревновательной деятельности, в которых искусственно ограничиваются отрицательные влияния внешних сил (в частности, силы тяжести или силы сопротивления среды). В таких условиях представляется возможным реализовать режимы выполнения соревновательных упражнений или их основных элементов, недостижимые в естественных условиях. При этом существенно облегчается возможность реализации принципа опережающего практического моделирования нового уровня соревновательных действий.

Чаще всего с этой целью используются различные специализированные тренажерные комплексы на основе велотренажеров, тредбанов, а также различные щитовые приспособления, уменьшающие лобовое сопротивление воздушной среды, лонжевые и другие облегчающие подвески, несколько снижающие действие силы тяжести, различные тяговые устройства, трамплины и другие подкидные устройства, наклонные дорожки и другое оборудование.

Конструктивные особенности таких тренажеров предполагают минимальные отклонения от рациональной техники выполнения запланированного двигательного действия. Это создает предпосылки для предотвращения ошибок и увеличения вероятности более быстрого достижения параметров оптимальной координационной структуры нового уровня двигательных действий. Достижение более высоких показателей по тем характеристикам движений, которые запрограммированы конструкцией тренажера, позволяет целенаправленно воздействовать на повышение функциональных возможностей систем, лимитирующих достижение более высоких результатов в избранной соревновательной деятельности, разрабатывать и совершенствовать модели техники, облегчающие выход на новые, более высокие параметры запланированного спортивного результата.

Тренажеры, которые работают по принципу облегчающего лидирования (рис. 21.2), позволяют комплексно формировать пространственную, временну?ю, динамическую и ритмическую структуры движений спортсмена, характерные для нового запланированного результата, в условиях, максимально приближенных к соревновательным (И. П. Ратов, 1995).

Рис. 21.2. Система облегчающего лидирования

Второе направление – это снижение влияния негативных факторов предметной среды в процессе выполнения двигательных действий за счет гашения и перераспределения действующих на тело спортсмена сил. В этом направлении предполагается использование снарядов и оборудования с различными рекуперирующими свойствами. Например, пневмоснарядов – в гимнастике, пневмоковров – в борьбе, дорожек с различными упругими характеристикам – в акробатике и легкой атлетике, специальных шлемов и перчаток – в боксе и другие приспособления (Г. И. Попов, 1992).

Третье направление – это повышение степени избирательности воздействия упражнений на системы организма спортсмена. В этом направлении можно выделить два подхода. Во-первых, разработка тренажеров для общей физической подготовки (рис. 21.3). К ним можно отнести и современные эргометры для аэробной тренировки. Тренажеры такого типа в последние годы получили широкое распространение в оздоровительной физической культуре и спорте, а также в спорте высших достижений – для повышения уровня общей физической подготовленности спортсменов. К этому направлению следует отнести и различные силовые тренажеры локального и общего воздействия для развития максимальной и «взрывной» силы, а также общей силовой выносливости, направленные на повышение общей силовой подготовленности спортсменов.

Рис. 21.3. Тренажеры избирательного воздействия для общей физической подготовки

Многие тренажерные устройства этой группы позволяют достаточно точно локализовать воздействия нагрузки (как, например, многопозиционные силовые тренажеры с избирательным воздействием на различные группы мышц, различные консольные штанги и другие тренажерные устройства), увеличить степень воздействия на те или иные функциональные системы и строго регламентированно задавать режимы их функционирования (блочные, качельные, амортизационные, инерционные и другие тренажеры с информационными индикаторами для контролируемого выполнения нагрузки).

К этой же группе следует отнести серию оригинальных тренажеров с изменяющимися сопротивлением и траекторией движения, которые позволяют создать условия для одновременного совершенствования силовых качеств и развития подвижности в суставах. В основе конструкции таких тренажеров лежит использование рычагов и эксцентрических дисков, блоков и наборов грузов, которые позволяют выполнять движения с максимально возможной амплитудой, обеспечивающей принудительное растяжение мышц в уступающей части движений. Кроме того, на этих тренажерах возможно создавать режимы как концентрической (преодолевающей), так и эксцентрической (уступающей) работы.

К отдельной группе этого направления следует отнести тренажеры для специальной подготовки спортсменов (рис. 21.4), позволяющие совместить процесс развития различных двигательных качеств с техническим совершенствованием, а также позволяющие превышать отдельные параметры двигательных возможностей в условиях, тождественных соревновательному упражнению.

Рис. 21.4. Тренажеры для специальной физической подготовки ударно-колебательного типа

Четвертое направление – тренажерные системы, оказывающие программированное воздействие на те или иные параметры при формировании или совершенствовании двигательных действий в спортивных упражнениях. При этом реализуется два подхода:

1. Создание предметной среды на основе задания ее свойств, чтобы спортсмен в процессе взаимодействия с ней непроизвольно осуществлял подстройку своего движения под «навязанное» ему внешнее предметное окружение. Для этого используются некоторые из уже названных средств облегчающего и силового лидирования (различные тяговые устройства и подвески), различные рекуперанты энергии (упругие тяги типа «искусственная мышца», пневмоснаряды и покрытия), а также эластомерные и деревянные покрытия, подкидные мостики, обладающие различными упругими свойствами. С этой же целью используются приборы для электростимуляции мышц, обеспечивающие принудительное сокращение мышц в заданной фазе движения.

Рис. 21.5. Контрольно-тренажерный стенд «Спринт»

2. Экстренное контрольное информирование спортсмена о параметрах совершаемых действий в процессе выполнения (рис. 21.5). Созданные для реализации этой идеи приборы «срочной информации» в настоящее время чрезвычайно многообразны и специализированны к особенностям выполнения упражнений в разных видах спорта. Они дают информацию о времени взаимодействия с опорой (различное контактное оборудование), динамике развития усилий (тензометрические приборы), амплитуде движений (гониометрические датчики), ускорении отдельных звеньев и всего тела спортсмена (акселерометрические датчики), скорости и ритме движений (электрохронометрия) и т. п. Общее же здесь в том, что через звуковые, световые или другие сигналы экстренного информирования спортсмена о параметрах совершаемых действий облегчается самоконтроль, в который включается дополнительная информация, облегчающая возможность управления действиями по ходу движения.

Пятое направление – разработка различных устройств, стимулирующих адаптивные реакции организма спортсмена за счет создания искусственных климатических условий. Наибольшее распространение в этой группе технических средств получили барокамеры, позволяющие регулировать в широком диапазоне давление воздушной среды и парциальное давление кислорода. Размеры некоторых барокамер позволяют широко использовать специальные тренажеры (тредбаны, вело– и гребные тренажеры, плавательные и гребные каналы, максимально приближающие работу в барокамере к специфическим условиям соревновательного упражнения (рис. 21.6).

Рис. 21.6. Барокамера с гидродинамическим каналом

Спортсмены, занимающиеся видами спорта, связанными с проявлением выносливости, в последнее время используют различные приспособления, обеспечивающие гипоксию во время сна (понижение парциального давления кислорода достигается добавлением азота в изолированном помещении). Обычно они выглядят как специальные палатки и воспроизводят условия, соответствующие высоте до 3000 м над уровнем моря.

Кроме этого, для создания искусственной гипоксии используют достаточно простые приспособления в виде специальных жилетов и загубников, ограничивающих объем вдыхаемого воздуха при выполнении тренировочной работы, или специальные маски, позволяющие подавать для дыхания спортсмена гипоксическую смесь.

В связи с необходимостью выступления в соревнованиях в разных регионах с жарким, влажным или холодным климатом в спортивной практике стали применяться климатические камеры с искусственной регуляцией температуры и влажности воздуха. Тренировка в таких камерах существенно облегчает процесс адаптации к климатическим условиям предстоящих соревнований.

Шестое направление – включает разработку тренажеров и тренировочных устройств для восстановления работоспособности спортсменов после травм и заболеваний. В этом направлении предполагается использование снарядов и оборудования для повышения эффективности восстановительных процессов, стимуляции и точного дозирования нагрузки на различные системы (приспособления для проведения различных видов массажа, температурных воздействий, средства психологической разгрузки; устройства, снижающие нагрузку на отдельные системы и звенья, а также позволяющие разрабатывать или закреплять отдельные суставы, снимать излишнее напряжение и растягивать определенные мышечные группы, воздействовать на биологически активные точки и т. п.) (рис. 21.7).

Рис. 21.7. Устройства, способствующие восстановлению после травм

Дальнейшее внедрение в практику спорта достижений научно-технического процесса, несомненно, будет все больше сказываться на техническом и технологическом обеспечении спортивной подготовки. Все это создает широкие возможности для более точного дозирования тренирующих воздействий и оптимизации эффекта от их применения.

Вопросы для самоконтроля

1. С какой целью следует учитывать и использовать изменения естественно-средовых и искусственно-управляемых условий для выполнения тренировочной и соревновательной деятельности?

2. Какие внешние факторы оказывают влияние на изменение нагрузки, получаемой при выполнении физических упражнений?

3. Тренировка на какой высоте над уровнем моря может оказать положительное воздействие на подготовку спортсменов?

4. Какие факторы действуют на спортсмена в горах?

5. Какие пластические изменения происходят в организме спортсменов при тренировке в горных условиях?

6. В каких видах спорта в горных условиях улучшаются результаты соревновательной деятельности, и в каких горные условия приводят к ухудшению результатов?

7. После какого периода происходит адаптация к новым климатическим условиям?

8. Какие положительные изменения и в течение какого периода сохраняются после тренировки в горных условиях?

9. С какой целью используются тренировки с изменением температурного режима и влажности?

10. Как сказывается пребывание в жарком климате на соревновательной деятельности в разных видах спорта?

11. На какие системы организма оказывают основное стрессовое воздействие условия повышенных температур, и какое влияние при этом оказывает влажность воздуха?

12. Как сказывается питьевой режим на работоспособности спортсменов в жарком климате?

13. Какие изменения необходимо вносить в тренировочный процесс в экстремальных климатических условиях среднегорья и изменения температурного режима?

14. На чем сказывается и как осуществляется акклиматизация к новым поясно-временным условиям?

15. Какие основные элементы могут создавать «искусственную управляющую среду»?

16. В чем заключается концепция «искусственной управляющей среды»?

17. По каким направлениям осуществляется реализация концепции «искусственной управляющей среды»?

18. Какие тренажерные комплексы позволяют моделировать соревновательную деятельность с ограничением отрицательных воздействий внешней среды, и какие преимущества это дает по сравнению с тренировкой в обычных условиях?

19. Какие приспособления используются для гашения и перераспределения негативных сил, действующих на спортсмена при выполнении двигательных действий?

20. Какие подходы используются с целью повышения степени избирательного воздействия упражнений на системы организма спортсменов?

21. Какие подходы используются при разработке технических средств, оказывающих программированное воздействие на формирование и совершенствование двигательных действий?

22. Какие устройства позволяют создать искусственные климатические воздействия на спортсменов?